Bromått

Brokrets — ett schema för att ansluta elementen i en elektrisk krets (motstånd, likriktardioder, etc.), kännetecknat av närvaron av en brogren mellan två punkter i kretsen som inte är direkt anslutna till källan till elektrisk energi. Brokretsen är baserad på Wheatstone Bridge-kretsen (Fig. 1).

Funktionsprincipen för bryggkretsen är baserad på det faktum att när förhållandet mellan impedanser i bryggans armar är lika med За / Зб = ЗНС/Зд finns det ingen ström i bryggans diagonal (i indikatoranordningen ). Genom att öka nollindikatorns känslighet är det möjligt att uppnå en mycket exakt utjämning av impedansförhållandena i bryggkretsen. Bromätningar bygger på denna princip.

Ris. 1. Brodiagram (Wheatstone Bridge Diagram)

Strömförsörjning för bryggkretsar kan vara antingen DC- eller AC-källor. Bryggbalansering är helt oberoende av matningsspänningsfluktuationer.

Bryggmätningar — Metoder för att mäta parametrarna för elektriska kretsar av likström (DC resistans, ström) och av växelström (aktivt motstånd, kapacitans, induktans, ömsesidig induktans, frekvens, förlustvinkel, kvalitetsfaktor, etc.) med hjälp av brokedjor. Bryggmätningar används också i stor utsträckning för elektriska mätningar av icke-elektriska storheter med hjälp av sensorer - mellanomvandlare av den uppmätta kvantiteten till en funktionellt relaterad parameter i den elektriska kretsen.

Bromätningar utförs med hjälp av mätbroar (broinstallationer) tillhörande kategorin jämförelseanordningar. I allmänhet är de baserade på användningen av en viss elektrisk krets som består av flera kända och en okänd (uppmätt) resistans, driven av en enda källa och utrustad med en indikatoranordning.

Genom att ändra de kända resistanserna justeras denna krets tills en viss, indikerad av pekaren, fördelning av spänningar i enskilda delar av kretsen uppnås. Det är uppenbart att ett givet förhållande av spänningar också motsvarar ett bestämt förhållande mellan kretsresistanser, genom vilket det är möjligt att beräkna det okända motståndet om de andra resistanserna är kända.

Historiskt sett har den första, enklaste och vanligaste versionen av bromätningar realiserats med hjälp av en balanserad bro med fyra armar, som är en ringkrets med 4 motstånd ("arm"-bryggor), där strömförsörjningen och pekaren är anslutna diagonalt mot motsatta hörn, under formen av «broar» (fig. 2).

Ris. 2.

Om villkoret R1R3 = R2R4 är uppfyllt (respektive Z1Z3 = Z2Z4 vid växelström), är spänningen vid utgången av bryggkretsen (oavsett matningsspänning) noll (Ucd = 0), det vill säga bryggan är " balanserad «, vilket indikeras av en nollpekare .

DC-bryggans stabila tillstånd som motsvarar villkoret R1R3 = R2R4 kan uppnås genom att endast justera en variabel parameter och tillåter också att endast en okänd resistans bestämmas.

För att uppnå det komplexa växelströmsjämviktstillståndet Z1Z3 = Z2Z4, som sönderfaller när de komplexa värdena för motstånden Z = R + jx ersätts i två oberoende förhållanden, måste minst två variabla parametrar justeras. I detta fall är det möjligt att samtidigt bestämma två komponenter av det komplexa motståndet (till exempel L och R eller L och Q, C och tgφ, etc.).

En mängd olika fyrarmade AC-bryggor är resonansbryggor... Förutom fyrarmar används mer komplexa bryggscheman - dubbla bryggor på likström (Fig. 3) och flera armar (sex eller sju armar) - på alternerande ström (till exempel fig. 4) . Jämviktsförhållandena för dessa kretsar skiljer sig naturligtvis från de ovan angivna.

Ris. 3.

Ris. 4.

Broar kan användas i både balanserat och obalanserat läge. I det senare fallet bestäms mätresultatet utan justering av motstånden, direkt från strömmen eller spänningen vid bryggkretsens utgång, vilka är funktioner av det uppmätta motståndet och matningsspänningen (den senare måste vara stabil). Utmatningsenheten kalibreras direkt i det uppmätta värdet.

AC-bryggmätningar kan användas i ytterligare två lägen: kvasibalanserad och halvbalanserad. Det senare kännetecknas av det faktum att den konventionella fyrarmskretsen (Fig. 2) justeras med endast en variabel parameter tills den minsta utspänningen erhålls (full jämvikt, dvs Ucd= 0, vilket kräver inställning av två parametrar, i det här fallet går det inte att nå).

Tidpunkten för att nå minimispänningen Ucd kan bestämmas direkt från en enkel pekare vid kretsens utgång, eller mer exakt - indirekt - baserat på till exempel fasförhållandena för bryggkretsens spänningsvektorer som uppträder för tillfället av halvjämvikt.

I det andra fallet liknar experiment- och indikeringsutrustningen de som används i det kvasibalanserade läget. Komponenterna i det uppmätta motståndet bestäms: en - från värdet på den variabla parametern vid halvjämviktsögonblicket, den andra - från bryggutgångsspänningen. Matningsspänningen måste stabiliseras.

Balansering av mätbryggor kan göras både direkt av en person (broar med manuell styrning) och med hjälp av en automatisk anordning (automatiska mätbryggor).

Bromätningar används både för att mäta motståndsvärden och för att bestämma avvikelserna för dessa värden från ett givet nominellt värde. De är bland de vanligaste och mest avancerade mätmetoderna. Serietillverkade bryggor har noggrannhetsklasser från 0,02 till 5 för likström och från 0,1 till 5 för AC.